Monografia (proyecto Pic16f84a) 4b106h

HONOR

LEATAD SACRIFICIO

Presentado por: Urbina Salazar Manuel. Alvarado Valenzuela Luis Jesús. García Miranda Herix Yamileth.

Catedrático: Lic. En Informática Marco Tulio Serrato.

III Parcial del Segundo Trimestre de Programación.

Proyecto: Tacómetro o Contador De Revolución Por minuto.

UNIVERSIDAD DEFENZA DE HONDURAS FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLOGICAS PROYECTO PARCIAL HONDURAS 2014

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INDICE

1. Introducción ............................................................................................................................... 3 2. Planteamiento del problema. .................................................................................................. 4 3. Objetivos………………………………………………………………………………………………..6 3.1 Objetivo general….. ......................................................................................... …………6 3.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 6 4. Justificación. .............................................................................................................................. 7 5. Marco teórico. ........................................................................................................................... 8 6.Desarrollo del problema……………………………………………………………………………...15 7. Conclusiones……………………………………………………………………………... ………..24 8. Recomendaciones……………………………………………………………………………………25 9. Anexos……………………………………………………………………………………..................26 10. Bibliografía…………………………………………………………………………….. ……………34

10. Bibliografía ............................................................................................................................ 34

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1. Introducción El presente proyecto, con el objetivo de conocer, aprender y utilizar uno de los micro controladores más utilizados en el ámbito educativo, en las diferentes carreras de la facultad de Ciencias Tecnológicas, hacemos uso de la variedad de información obtenida por nuestro catedrático, poniendo en práctica sus valiosos conocimientos, llamándose así Tacómetro o Contador de revoluciones, utilizamos un Microcontralador PIC 16F84A para determinar la cantidad de revoluciones a la que gira un motor de corriente directa sus recuentos. Quedando en nosotros la satisfacción del saber, y así incrementar las curiosidades que nos inquietan al avance del estudio de nuestra carrera universitaria.

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2. Planteamiento del problema. TACOMETRO O CONTADOR DE REVOLUCIONES: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Crear y programar un contador de revoluciones por minuto con el micro-controlador PIC16F84A,usando los siguientes componentes disponibles en el laboratorio: Componentes Electrónicos (Hardware) 1x Microcontrolador PIC 16F84A. 1x Fuente de Voltaje ROKA de 5V. 2x Capacitores de 33 picos 1x Oscilador de cristal de 4Mhz 2x Resistencias de 200 Ohm 1x Emisor de infrarrojo 1x Receptor Fotosensible 2x Protoboards 1x Servo Motor 1x Modulo 60O 4000-1S (Display de 7 segmentos) 20x Jumpers

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Software: Gpsim Gpasm Modular IDE

En nuestro transcurso de periodo , de La Programación ,fundamentada a aprender a utilizar el lenguaje en máquina que corresponde al manejo de instrucciones que con llevan a la familia de los microcontroladores y que fue la importancia absoluta en el periodo, y con la dicha de tener un catedrático el cual su objetivo es orientarnos al conocimiento de programación orientada al hardware, finalizando nuestro periodo, nos enfocamos en la familia PIC , En el cual tuvimos la necesidad de utilizar el microcontrolador PIC 16f84a para realizar y desarrollar un circuito que nos permita calcular las revoluciones por minuto (RPM) de un motor de corriente directa por medio de un sensor infrarrojo Utilizando el lenguaje Assembler. Al paso del desarrollo del proyecto, nos encontramos con diversos problemas tanto de hardware y software, uno de ellos, en el campo de software, es el manejo de las interrupciones internas, una de las dificultades fue la conversión de binario a BCD; en Hardware la falta de conocimientos electrónicos, y así muchas de ellas en el transcurso de la elaboración del proyecto. No obstante a las anteriores dificultades, se ha ido avanzando paulatinamente, al grado que el proyecto esta prácticamente finalizado, de manera exitosa. .

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3. Objetivos. 3.1 Objetivo general Aplicar los conocimientos adquiridos durante el curso de programación, para realizar un proyecto final de trimestre, en nuestro caso un tacómetro o contador de revoluciones utilizando el micro controlador pic 16f84A. A su vez realizarlo sobre un protoboard y probarlo atreves de una plataforma de trabajo.

3.2 Objetivos específicos •

Visualizar la velocidad o revolución del motor

en los Displays de 7

segmentos. •

Aprender a manejar las interrupciones del Pic 16F84A.

•

Aprender el uso del lenguaje Assembler y sus características.

•

Aprender el uso de los dispositivos infrarrojos.

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4. Justificación. La principal justificación, del catedrático hacia nosotros, en su labor a asignarnos un proyecto es obtener un mayor alcance al conocimiento Asembler, sus

del lenguaje de máquina,

35 instrucciones, A razón de aumentar nuestra lógica

programacional. Así como también el Funcionamiento del Microcontralador PIC 16F84A. Sus características, controlar periféricos, implementando los fundamentos adquiridos en el curso.

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.

5. Marco teórico. Los PIC son una familia de microcontroloadores Tipo RISC o CISC fabricados por MICROCHIP TECHNOLOGY INC. Originalmente desarrollado

por la división

microelectrónica de General instrument. El nombre actual no es un acrónimo, En realidad el nombre completo es PICMICRO, aunque generalmente se utiliza como peripheral Interface controller

(controlador

interfaz periférico). En 1985 microelectrónica de General

instrument. Se separa como compañía

independiente que es incorporada como Filial el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a MICROCHIP TECHNOLOGY. El pic sin embargo mejoro con EEPROM para conseguir un control de canal programable. Hoy en día multitud de pics vienen con periféricos incluidos (módulos de comunicación de serie, UARTS, núcleos de control de motores,etc) y con memoria de programa de 512 a 32000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción del lenguaje ensamblador y puede ser de 12,14,16, o 32 bits) Dependiendo de la familia del PICMICRO.

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LENGUAJE ENSAMBLADOR • El único lenguaje que entienden los microcontroladores es el código Máquina formada por ceros (0) y unos (1) del sistema binario. • El lenguaje ensamblador expresa las instrucciones de una forma más Natural al hombre a la vez que muy cercana al microcontrolador, ya que cada Una de esas instrucciones se corresponde con otra en código máquina. • El lenguaje ensamblador trabaja con nemónicos, que son grupos de Caracteres alfanuméricos que simbolizan las órdenes o tareas a realizar. •La traducción de los nemónicos a código máquina entendible por el Microcontrolador la lleva a cabo un programa ensamblador. • El programa escrito en lenguaje ensamblador se denomina código fuente (*.asm). El programa ensamblador proporciona a partir de este fichero el Correspondiente código máquina, que suele tener la extensión *.hex. El código Fuente está compuesto por una sucesión de líneas de texto. • Cada línea puede estructurarse en hasta cuatro campos o columnas Separados por uno o más espacios o tabulaciones entre sí. -Campo de etiquetas. Expresiones alfanuméricas escogidas por el para identificar una determinada línea. Todas las etiquetas Tienen asignado el valor de la posición de memoria en la que se encuentra el código al que acompañan. -Campo de código. Corresponde al nemónico de una instrucción, de una Directiva o de una llamada a macro. -Campo de operando y datos. Contiene los operando que precisa el Nemónico utilizado. Según el código, puede haber dos, uno o ningún operando. -Campo de comentarios. Dentro de una línea, todo lo que se encuentre a continuación de un punto y coma (;) será ignorado por el programa Ensamblador y considerado como comentario. Consta de 35 instrucciones: 9

N.

Nemonicos Operandos

Descripccion

Ciclos Influencia de de los flags Reloj C;DC;Z

Instrucciones Orientadas Bytes 1

addwf f

D,sumar W y f 1 C

1

C

2 3 4 5 6 7 8

Andwf d clrf f Clrf f clrw Comf f,d Decf f,d decfsz

1 1 1 1 1 1 1(2)

z z z Z z Z Z

9 10

Incf f,d Infc f,d

1 1(2)

Z

11 12 13 14 15

Iorf f,d Mov f,d movwf nop Rlf f, d

1 1 1 1 1

Z Z

16

Rrf f,d

1

C

17 18

Subvwf f,d Swapf f,d

1 1

C,DC,Z

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Xorwf f,d

1

z

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Bcf f,b

D y lógica entre w y f d Y lógica entre W y f Limpiar f Limpiar w Complementar f Dcrementar f Decrementar f, saltar si 0 Incrementar f Incrementar f,saltar si (0) O inclusiva entre W y F Mover f Mover w hacia f Ninguna operación Rotar f ala izqda., con acrr. Rotar f a la dcha., con acrr. Restar w de f Intercambiar nibbles en f O exclusiva entre w y f Instrucciones orientadas a bits Limpiar el bit b de f

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Bsf f,b

Poner a 1 el bit b de f

1

22

Btfsc f,b

23

Btfss f,b

Verificar el bit b de f, 1(2) saltar si b=0 Verificar el bit b de f, 1(2) saltar si b=1 Instrucciones con literales y de control

C

1

10

24

Addlw k

Sumar literal y w

1

25

Andwl k

Y lógica entre literal y w 1

26

Call k

Llamar a subrutina

27

Clrwdt -

28

Goto k

Limpiar temporizador 1 watchdog Ir a la dirección 2

29

Iorlw k

30

Movlw k

31

Retfie k

32

retlw

33

Return -

34

Sleep -

35

Sublw k

35

xorlw

2

O inclusiva entre literal 1 yw Mover literal hacia w 1 Retornar de la 2 interrupción Retornar con la literal w 2 Retornar de la 2 subrutina Ponerse en modo 1 standby Restar w de literal 1 O exclusiva entre literal 1 y

PIC 16F84A es un microcontrolador de microchip technology fabricado en tecnología CMOS, su consumo de potencia es muy bajo y además es completamente estático , esto quiere decir que el reloj puede detenerse y los datos de la memoria no se pierden.

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Organización de la Memoria del Microcontrolador PIC 16f84a: •

On chip

•

Memoria de datos

•

Memoria del programa

•

Memoria de pila

•

Memoria eeprom

•

Área de programa flash

•

Área de memoria para la palabra configuración

•

Memoria de datos RAM

•

Área de memoria de pila

Diagrama de Bloque: •

Unidad aritmética

•

Registro de trabajo

•

Registro de estatus

•

Puerto A y puerto B

•

Temporizador de 8 bits

•

Temporizador Watchdog

El PIC 16F84A dispone de un TIMER principal denominado Timer0 o TMR0 que es un contador ascendente de 8 bits el TMR0 se inicializa con un valor que se incrementa con cada impulso de entrada hasta su valor máximo b´11111111 con el siguiente impulso de entrada en contador se desborda pasando a valer b´00000000, circunstancia que se advierte mediante la activación del flag de fin de contaje T01F localizado en el registro INTCON.

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TIMR0 COMO CONTADOR: Cuando el TMR0 trabaja como contador se le introducen los impulsos desde el exterior por el pin de RA/T0CK1 (TMR0 external clock imput) su misión es ¨contar¨ el número de acontecimientos externos representados por los impulsos que se aplican al pin T0CK1. El tipo de flanco activo se elige mediante el bit T0SE del registro OPTION: •

Si T0SE = 1, el flanco activo es descendente.

•

Si T0SE= 0, el flanco activo es ascendente.

TMR0 COMO TEMPORIZADOR: Cuando TMR0 trabaja como temporizador cuenta los impulsos de fosc/4. Se usa para determinar los intervalos de tiempo concretos. Estos impulsos tienen una pulsación conocida de un ciclo de máquina que es 4 veces el periodo de señal de reloj. Para una frecuencia de reloj igual a 4mhz el TMR0 se incrementa cada psi talk coo se calcula atrás. Como se trata de contador ascendente el TMR0 debe ser cargado con el valor de los impulsos que se desean contar restados de 256 que es el valor de desbordamiento. Por ejemplo, para contar 4 nuevos impulsos, se carga al TMR0 con 256-4=252: •

Numero de pulsos a contar.4=b´00000100,

•

Numero a 256-4=252=b´11111100,

•

Incremento

a

cada

ciclo

de

instrucción:

b´11111100,

b´11111101,

b´11111110, b´11111111, aquí se desborda pasando a b´0000000, y activación el flag T0IF. De esta manera, con la llegada de 4 impulsos, el TIMER se ha desbordado alcanzando el valor b´00000000 que determina el tiempo de temporización, en este caso 4ps si los impulsos se hubieran aplicado cada microsegundo.

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EL TMR0 ES UN REGISTRO DEL SFR El TMR0 es un registro de propósito especial ubicado en la posición 1 del área SFR de la RAM de datos. Puede ser leído y escrito al estar conectado directamente al bus de datos. El esquema del funcionamiento del TMR0. Se puede leer cualquier movimiento para conocer el estado de cuenta. Cuando se escribe un nuevo Valor sobre TMR0 para comenzar una nueva temporización, el siguiente incremento del mismo se retrasa durante los dos ciclos del reloj posteriores. (perez., 2004).

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6. Desarrollo del proyecto: Aquí presentamos, los pasos y procedimientos que seguimos para poder realizar el proyecto del “contador de revoluciones”: •

Fecha de inicio de proyecto 4/junio/2014

•

Como primer paso, investigamos atreves de Internet y libros, nos informamos de su contenido, la importancia y objetivo de su aprendizaje.

•

Comenzamos con software, a programar un programa que nos permitiera controlar el TIMER y las interrupciones internas para poder controlar el PIC 16F84A.

•

Utilizamos el lenguaje en maquina “Assembler”, con el compilador GSAM , modificándose varias veces hasta obtener el código adecuado para calcular las revoluciones por minuto, el cual ilustramos a continuación:

;********************************************************************* ; Proyecto: Tacometro_Contador de Revoluciones ; Software: GPASM ;********************************************************************* ;-----------------------------------------------------------------; Configuración del PIC ; ----------------------------------------------------------------LIST p=16f84

; code protection off/ power up timer off/ wdt off /XT oscillator __config 0x3ff9

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; ----------------------------------------------------------------; Variables en RAM a partir de la dirección 0x10 ; ----------------------------------------------------------------cblock 0x10 countint ;Contador interno para el control del Timer endc cblock 0x20 count1 ;Contador de revoluciones cada 2 segundos endc cblock 0x40 ;variables necesarias para el Bcd de 16 bits Tenk ;Decenas de millar Thou ;Milesimas de MIllar Hund ;Centesimas Tens ;Decenas Ones ;Unidades endc cblock 0x30 ; Varialbles necesarias para la funcion de multiplicar Multiplicando ; Multiplicando Multiplicador ;Multiplicador productoh ;Producto High productol ;Producto Low Contador ;Contador para la funcion de multiplicar endc ; ----------------------------------------------------------------; Tabla de vectores de interrupción ; ----------------------------------------------------------------org 0x000 ; vector RESET goto start org 0x0004 ; vector de interrupción btfsc INTCON,INTF; Verificamos el estado del vector interrupción externa goto incrementar ; Salto a la rutina incrementar que aumenta el contador de interrupciones goto ISR ; salto a la rutina de servicio de la interrupción

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; ----------------------------------------------------------------; Programa principal ; ----------------------------------------------------------------start: movlw D'30' ;Le damos un valor de 30 al multiplicando porque mide cada 2 segundos movwf multiplicando bsf STATUS,RP0 ; banco de memoria 1 movlw B'11100001' ; definir RA0 como entrada movwf TRISA ;Escribir el registro de direccion bsf STATUS,RP0 ; banco de memoria 1 movlw B'00000001' ; definir PORTB RB0 como salida movwf TRISB ; escribir registro de dirección bcf bcf bcf bcf bcf bsf bsf bcf

OPTION_REG,NOT_RBPU; Activa la resistencia Pull-up OPTION_REG,INTEDG;Interrupcion INT se activa OPTION_REG,T0CS ; reloj interno para timer 0 OPTION_REG,PSA ; activar divisor para timer 0 OPTION_REG,PS0 ; bit 0 de divisor = 0 OPTION_REG,PS1 ; bit 1 de divisor = 1 OPTION_REG,PS2 ; bit 2 de divisor = 1 ; -> 1MHz : 128 : 125 = 250Hz -> 4ms STATUS,RP0 ; banco de memoria 0

movlw D'131' movwf TMR0

; precargar reg. de conteo de timer 0

movlw D'125' movwf countint bsf bsf

;precargar reg. del contador

INTCON,T0IE ; habilitar desbordamiento de timer 0 INTCON,GIE ; habilitar todas las interrupciones

main: goto main

;Rutina infinita ; salto de retorno a main

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; ----------------------------------------------------------------; Subrutinas ; ----------------------------------------------------------------; ---------------------------------------------------------------------------------; Rutina de servicio de la interrupción y la que imprime los numeros en los displays ; ---------------------------------------------------------------------------------ISR: movlw D'131' ; valor de recarga de reg. contador de timer 0 ; hacia W movwf TMR0 ; W hacia TMR0 decfsz countint,f ; contar eventos de interrupción goto isr1 ; mientras el contador de interrupciones != 0 ; sino -> movlw count1

;movemos el valor del contador al registro

call multiplicar ;llamamos a la Subrutina que realiza la multiplicacion, multiplica el contador*30 movf productol,W ;Movemos el resultado de la multiplicacion al registro call Bcd ;Llamamos la funcion que convierte decimal a BCD movf Ones,W ;Guardamos las unidades que nos regresa la funcion Bcd al registro call Equivalencias;Transformamos el unidades a su equivalente para el display movwf PORTB ;Lo cargamos en el PORTB bcf PORTA,1 ;Elegimos el display en el que queremos mostrar las unidades bsf PORTA,1 movf Tens,W ;Guardamos las decenas que nos regresa la funcion Bcd al registro call Equivalencias;Transformamos el decimal a su equivalente para el display movwf PORTB ;Lo cargamos en el PORTB bcf PORTA,2 ;Elgimos el display en el que queremos mostrar las decenas bsf PORTA,2 movf Hund,W ;Guardamos las centenas que nos regresa la funcion Bcd al registro call Equivalencias;Transformamos las centenas a su equivalente para el display movwf PORTB ;Lo cargamos en el PORTB bcf PORTA,3 ;Elegimos el diplay en el que queremos mostrar las centenas bsf PORTA,3

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movf Thou,W ;Guardamos las milesimas que nos regresa la funcion Bcd al registro call Equivalencias;Transformamos las milesimas a su equivalente para el display movwf PORTB ;Lo cargamos al PORTB bcf PORTA,4 ;Elegimos el display en el que queremos mostrar las milesimas bsf PORTA,4 movlw D'125' ; precargar reg. de conteo de interrupciones movwf countint movlw D'0' ;Precargamos registro de contador de interrupciones externas movwf count1

isr1: bcf

INTCON,T0IF ; limpiar flag de interrupción

retfie

; retornar de la interrupción

; ----------------------------------------------------------------; Rutina de servicio de la interrupción externa ; ----------------------------------------------------------------incrementar: incf count1,f

;Incrementa el contador

Finincrementar: bcf INTCON,INTF ;Limpia el flag de interrupcion retfie ;Retorna de la interrupcion

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; ----------------------------------------------------------------; Rutina para realizar la operacion de multiplicar ; ----------------------------------------------------------------multiplicar: clrf productoh clrf productol movlw .8 movwf contador movf multiplicando,W multi: rrf count1,F btfsc STATUS,C addwf productoh,F rrf productoh,F rrf productol,F decfsz contador,F goto multi return ; ----------------------------------------------------------------; Rutina que convierte decimal a Bcd ; ----------------------------------------------------------------Bcd: swapf productoh,W andlw 0x0F addlw 0xF0 movwf Thou addwf Thou,f addlw .226 movwf Hund addlw .50 movwf Ones movf productoh,W andlw 0x0F addwf Hund,f addwf Hund,f addwf Ones,f addlw .233 movwf Tens addwf Tens,f addwf Tens,f 20

swapf andlw addwf addwf

productol,w 0x0F Tens,f Ones,f

rlf Tens,f rlf Ones,f comf Ones,f rlf Ones,f movf productol,w andlw 0x0F addwf Ones,f rlf Thou,f movlw 0x07 movwf Tenk movlw .10 lb1: addwf Ones,f decf Tens,f btfss 3,0 goto lb1 lb2: addwf Tens,f decf Hund,f btfss 3,0 goto lb2 lb3: addwf Hund,f decf Thou,f btfss 3,0 goto lb3 lb4: addwf Thou,f decf Tenk,f btfss 3,0 goto lb4 retlw 0 return

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; ----------------------------------------------------------------; Rutina de equivalencias para los displays ; ----------------------------------------------------------------Equivalencias: programa (PCH-PCL). addwf PCL,f PCH=PCLATH, PCL=W. retlw b'10000000' retlw b'11110010' retlw b'01001000' retlw b'01100000' retlw b'00110010' retlw b'00100100' retlw b'00000110' retlw b'11110000' retlw b'00000000' retlw b'00110000' NOP include "p16f84.inc"

; Posición 0x00FE de memoria de ;

El

salto

dentro

de

la

tabla:

; (Ver figura 9-8). ; (Configuración 0) ; (Configuración 1) ; (Configuración 2) ; (Configuración 3) ; (Configuración 4) ; (Configuración 5) ; (Configuración 6) ; (Configuración 7) ; (Configuración 8) ; (Configuración 9)

; controlador de destino

END.

22

•

Seguidamente, lo probamos a través del simulador.

•

Ya terminando software, nos inducimos al hardware, reunimos todas las piezas necesarias, los cuales menciono en formulación del problema.

•

Trabajamos en pequeños detalles como extraer el infrarrojo y sensor (Emisor y Receptor) de un mouse de pelota de segunda generación , soldaduras y búsqueda de las resistencia necesarias al proyecto.

•

Colocamos el circuito en el protobord, así como el Microcontrolador PIC 16F84A, oscilador de 4 MHz, receptor de fuente de poder, capacitores.

•

Descargamos el micro código en el PIC 16F84A.

•

Probándolo varias veces, teniendo muchos problemas al no funcionar.

•

Durante realizábamos el proyecto, se dañaron componentes.

•

Después de varia pruebas y cambios que se le hacían al código y circuito, se llegó a su solución y realización del proyecto, como resultado el sensor (emisor y receptor) captaban las señales del infrarrojo, contando como máximo 3750 revoluciones por minuto, dando como terminado el “contador de revoluciones por minuto”.

•

Fecha de finalización del proyecto 12/junio/2014.

23

7. CONCLUSIONES: •

Para un Presupuesto resumido, los microcontroloadores PIC son la solución más económica y efectiva para comunicar distintos dispositivos.

•

Fue muy importante conocer las interrupciones porque son muy útiles para la elaboración de programas.

•

Concluimos que no fue tan sencillo manejar el tiempo en el PIC 16F84A por las alimentaciones de TIMER.

24

8. RECOMENDACIONES El uso del lenguaje asembler nos brinda la oportunidad de entender como

•

funciona el lenguaje de máquina, eso nos da una mejor visión de cómo se mueve y se ejecuta el microcodigo a través de nuestro mincrontrolador , es necesario que el estudiante de programación orientada a objetos tenga conocimientos básico de tal lenguaje . . •

Sobre la familia de microcontroloadores pic , cabe destacar que tienen una gran

variedad de sub-familias ,esto hace que podamos adaptar diferentes gammas de pic’s a nuestro objetivos , a un bajo costo , o precios accesibles brindados versatilidad ya que pueden ser programados en lenguaje c como en amsembler.

•

Es esencial que electrónica digital y programación a objetos este en estrecha

armonía , ya que nuestra carrera además de programar maquinas , también tenemos que tener idea del hardware con el que estemos trabajando , esto nos facilitara de gran manera nuestros objetivos académicos o laborales en un futuro

25

9. ANEXOS

PIC 16F84A

26

DIAGRAMA DE FLUJO

27

CIRCUITO DEL CONTADOR DE REVOLUCIONES

28

CIRCUITO EN PROTOBOARD

29

PLATAFORMA MODULAR

30

CIRCUITO UTILIZANDO LOS DISPLAYS

31

PRUEBA DE CONTEO DE LAS REVOLUCIONES

32

CIRCUITO EN FUNCION

33

10. Bibliografía •

Programación con el Microcontrolador PIC 16F84A CMC (Lucas Nuller).

•

Microcontrolador PIC16F84A, Desarrollo de Proyectos. (Enrique Palacios Municio, Fernando Remiro Domínguez, Lucas J. López Pérez.).

•

Directivas MPASM.pdf.

•

normasapa.com/2014/plantilla-en-word-con-normas-apa-2014.

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